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來(lái)源：Digi-Key 作者：Art Pini 本博客系列文章的 第 1 部分主要討論了傳導(dǎo)電磁干擾 (EMI) 的測(cè)量。本文為第 2 部分，討論了輻射電磁干擾的測(cè)量。 輻射電磁干擾是一種不良電磁能量，以橫向電磁波的形式或通過(guò)電容或電感耦合傳輸?shù)阶杂煽臻g。承載隨時(shí)間變化信號(hào)的電路板導(dǎo)體會(huì)向空間輻射電磁能量。電路板上的每條走線(xiàn)實(shí)際上都是天線(xiàn)，能夠發(fā)送或接收信號(hào)。對(duì)于具有較大開(kāi)關(guān)電壓和電流的開(kāi)關(guān)模式電源來(lái)說(shuō)，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，則很容易產(chǎn)生電磁干擾（圖 1）。 
圖 1：開(kāi)關(guān)模式電源中的信號(hào)包括具有高壓擺率的寬帶電壓和電流波形，以及與開(kāi)關(guān)頻率相關(guān)的窄帶信號(hào)和振蕩信號(hào)（如振鈴）。（圖片來(lái)源：Art Pini） 輻射電磁干擾測(cè)試需要測(cè)量被測(cè)設(shè)備 (DUT) 所產(chǎn)生電磁干擾信號(hào)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度，這些信號(hào)是高壓擺率開(kāi)關(guān)電壓和電流中所固有的。 輻射電磁干擾合規(guī)性測(cè)試在可以隔離信號(hào)與 DUT 的屏蔽暗室中進(jìn)行（圖 2）。感應(yīng)天線(xiàn)與 DUT 保持特定距離，通常為 1 米。通常采用雙錐天線(xiàn)和對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)。
圖 2：輻射電磁干擾合規(guī)性測(cè)試在可以將 DUT 與外部射頻輻射隔離的屏蔽暗室中進(jìn)行。（圖片來(lái)源：Art Pini） DUT 放在接地平面上方的測(cè)試臺(tái)上。這些特定的輻射往往具有方向性，因此將 DUT 放在轉(zhuǎn)盤(pán)上，使感應(yīng)天線(xiàn)具有良好的直視性。天線(xiàn)也可以移動(dòng)，并能調(diào)節(jié)高度。在測(cè)試期間，記錄產(chǎn)生最高測(cè)量響應(yīng)的方向，并以此作為合規(guī)性測(cè)試的基準(zhǔn)。DUT 的布線(xiàn)也是測(cè)試的一部分，包裹在電纜線(xiàn)束中。 測(cè)試實(shí)驗(yàn)室將使用頻譜分析儀或電磁干擾接收器掃描目標(biāo)頻帶，尋找接近測(cè)試限值的輻射。它會(huì)針對(duì)所有 DUT 方向和天線(xiàn)極化執(zhí)行此操作。測(cè)試實(shí)驗(yàn)室會(huì)關(guān)注每個(gè)方向的輻射，并量化場(chǎng)強(qiáng)的幅度。 Texas Instruments 的 LM61495Q3RPHRQ1 10 安培 (A) 自動(dòng)降壓轉(zhuǎn)換器典型輻射發(fā)射測(cè)試結(jié)果如圖 3 所示。
圖 3：圖中所示為根據(jù) CISPR 25 Class 5，對(duì) LM61495Q3RPHRQ1 10 A 降壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行的典型輻射發(fā)射測(cè)試。此圖繪制了峰值、準(zhǔn)峰值和平均檢測(cè)器響應(yīng)的測(cè)試限值，并顯示了峰值（藍(lán)色）和平均（紫色）測(cè)量響應(yīng)的采集數(shù)據(jù)。（圖片來(lái)源：Texas Instruments） 此規(guī)格給出了峰值、準(zhǔn)峰值和平均檢測(cè)器響應(yīng)的測(cè)試限值。準(zhǔn)峰值響應(yīng)是經(jīng)過(guò)處理的響應(yīng)，它按照出現(xiàn)頻次對(duì)幅度峰值進(jìn)行加權(quán)。峰值和平均測(cè)量響應(yīng)都在圖中進(jìn)行了繪制。每個(gè)響應(yīng)的幅度都必須低于相應(yīng)的測(cè)試限值才算合規(guī)。 由于合規(guī)性測(cè)試流程成本昂貴且耗時(shí)，因此大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都在屏蔽室外使用近場(chǎng)測(cè)量進(jìn)行預(yù)合規(guī)性測(cè)試。使用近場(chǎng)探頭，例如 Teledyne LeCroy 的 T3NFP3 套件，在距離 DUT 一英尺（30.5 厘米）范圍內(nèi)進(jìn)行近場(chǎng)測(cè)量。近場(chǎng)探頭檢測(cè)電場(chǎng)或磁場(chǎng)（圖 4）。此外，與大多數(shù)探頭不同，近場(chǎng)探頭未經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，可用于輻射源的相對(duì)測(cè)量和定位。
圖 4：Teledyne LeCroy 的 T3NFP3 近場(chǎng)探頭套件包含三個(gè)磁場(chǎng)探頭和一個(gè)電場(chǎng)探頭。（圖片來(lái)源：Teledyne LeCroy） T3NFP3 近場(chǎng)探頭套件由三個(gè)磁場(chǎng)探頭和一個(gè)電場(chǎng)探頭組成。這些探頭可以用作寬帶天線(xiàn)，感測(cè) 300 千赫 (kHz) 至 3 千兆赫 (GHz) 范圍內(nèi)的輻射放射。磁場(chǎng)探頭采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，可供選擇的直徑為 20、10 和 5 毫米 (mm)。環(huán)越大，靈敏度越高，是探測(cè)輻射信號(hào)的理想工具。環(huán)越小，靈敏度越低，但幾何精度更高，有助于找到輻射源。磁場(chǎng)與環(huán)平面成直角時(shí)探頭的靈敏度最大。這一角度靈敏度可用于確定源的方向。 電場(chǎng)探頭是一個(gè)單極天線(xiàn)，使用時(shí)需要將探頭與測(cè)量平面保持垂直。電場(chǎng)探頭有助于識(shí)別高壓源和未端接源。 B&K Precision 的 PR262 與 T3NFP3 相似，但增加了一個(gè) 40 dB 的前置放大器，用于檢測(cè)極低電平信號(hào)（圖 5）。它的檢測(cè)頻率范圍從 9 kHz 到 3.2 GHz。
圖 5：PR262 套件與 T3NFP3 相似，但增加了一個(gè) 40 dB 的前置放大器，以檢測(cè)極低電平信號(hào)。（圖片來(lái)源：B&K precision） 近場(chǎng)探頭的輸出端與測(cè)量?jī)x器的 50 歐姆輸入端相連。絕緣的探頭頭部通過(guò)印刷電路板，同時(shí)監(jiān)測(cè)響應(yīng)，以用于指示輻射源。磁場(chǎng)探頭和電場(chǎng)探頭都可以用來(lái)驗(yàn)證輻射電磁干擾信號(hào)的來(lái)源。 結(jié)語(yǔ) 由于電路板上的每一條走線(xiàn)實(shí)際上都是輻射電磁干擾天線(xiàn)，因此使用 T3NFP3 和 PR262 等近場(chǎng)探頭進(jìn)行預(yù)合規(guī)性測(cè)試至關(guān)重要。這些有助于快速檢測(cè)和隔離電磁干擾源，以便在進(jìn)行正式和昂貴的合規(guī)性測(cè)試之前降低電磁干擾。 |
